生命線系統(tǒng)級聯(lián)失效路徑及節(jié)點重要度分析.pdf

1、生命線系統(tǒng)是保障城市“生命”正常運轉(zhuǎn)的中樞系統(tǒng)，是維系現(xiàn)代城市功能與區(qū)域經(jīng)濟功能的基礎(chǔ)性工程設(shè)施，它是對城市供水、供電、通信、交通、供氣、輸油等關(guān)鍵工程系統(tǒng)的統(tǒng)稱。
　　自然災(zāi)害危害著人類生命財產(chǎn)和生存條件，城市在遭受災(zāi)害后，供水、供電、通信、交通、供氣等關(guān)鍵生命線系統(tǒng)因遭到破壞而喪失服務(wù)能力，給人民生活帶來巨大的痛苦和災(zāi)難，同時還可能進一步引發(fā)次生災(zāi)害，使整個城市陷入癱瘓。近年來災(zāi)害頻繁發(fā)生，使得研究災(zāi)害環(huán)境下生命線系統(tǒng)的失效模

2、式日漸重要。災(zāi)害作用下生命線系統(tǒng)的破壞模式多為由于網(wǎng)絡(luò)中某處遭受破壞（自然因素或人為原因）引起整個網(wǎng)絡(luò)失效的連鎖反應(yīng)，嚴重時可導(dǎo)致整個系統(tǒng)癱瘓，造成崩潰的災(zāi)難性后果。但目前國內(nèi)外有關(guān)災(zāi)害環(huán)境下生命線系統(tǒng)失效模式及如何提高其抗災(zāi)可靠性方面的研究成果較少且存在一定問題。
　　為此，本文以生命線系統(tǒng)的級聯(lián)失效路徑和節(jié)點重要度兩個方面作為切入點，對災(zāi)害環(huán)境下生命線系統(tǒng)的失效模式進行了深入探討。
　　首先，提出了災(zāi)害環(huán)境下生命線系統(tǒng)節(jié)

3、點失效關(guān)聯(lián)度的概念并給出了確定方法。以供水管網(wǎng)為例，使用基于EPANET2.0二次開發(fā)的災(zāi)害模擬程序?qū)芫W(wǎng)遭受的災(zāi)害環(huán)境進行動態(tài)模擬，應(yīng)用灰色關(guān)聯(lián)分析方法，計算并比較網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點之間的失效關(guān)聯(lián)度，分析了資源供給特性和網(wǎng)絡(luò)拓撲特性兩方面對供水管網(wǎng)級聯(lián)失效過程的影響。在此基礎(chǔ)上，又對災(zāi)害環(huán)境下生命線系統(tǒng)的級聯(lián)失效路徑進行了研究。定義了生命線系統(tǒng)級聯(lián)失效路徑和關(guān)鍵失效路徑的概念，提出了確定級聯(lián)失效路徑和關(guān)鍵失效路徑的方法，通過實例分析對該方法的

4、正確性和實用性進行了驗證。利用該方法識別出生命線系統(tǒng)的關(guān)鍵失效路徑，從而可以在有成本等限制的條件下，僅僅通過從功能上提高關(guān)鍵失效路徑的安全冗余來提高整個生命線系統(tǒng)的抗災(zāi)可靠性。
　　其次，提出了一種災(zāi)害環(huán)境下生命線系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點重要度的評價方法。以供水管網(wǎng)為例，綜合考慮節(jié)點的網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)和資源供給兩方面因素并考慮災(zāi)害作用下生命線系統(tǒng)的級聯(lián)失效特性選取評價指標，建立了供水系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點重要度評價指標體系，運用可變模糊聚類分析方法，對實例